电工常用测量仪表培训全文案例分析电子版

1电工常用测量仪表培训2熟悉电工仪表的基本知识；掌握电工仪表的测量方法；能够按照需要测量相关的电气参数。培养学生的动手能力3电工仪表的工作原理和操作方法电工仪表的操作方法电工测量的基本知识1.1常用名词术语电工仪表与电气测量常用名词术语见表1-1。45表1-1电工仪表与电气测量常用名词术语1.2常用电工仪表的种类、特点及用途⑴电工仪表概述电气设备的安装、调试及检修过程中，要借助各种电工仪器仪表对电流、电压、电阻、电能、电功率等进行测量，称之为电工测量。6⑵电工仪表的分类电工仪表的种类繁多，分类方法也各有不同。按照电工仪表的结构和用途，大体上可以分为以下五类：a.指示仪表类：直接从仪表指示的读数来确定被测量的大小。b.比较仪器类：需在测量过程中将被测量与某一标准量比较后才能确定其大小。7c.数字式仪表类：直接以数字形式显示测量结果，如数字万用表、数字频率计。d.记录仪表和示波器类：如X-Y记录仪、光线示波器。e.扩大量程装置和变换器：如分流器、附加电阻、电流互感器、电压互感器。8常用的指示仪表可按以下方法分类：⑴按仪表的工作原理分类，主要有电磁式、电动式和磁电式指示仪表，其他还有感应式、振动式、热电式、热线式、静电式、整流式、光电式和电解式等类型的指示仪表。⑵按测量对象的种类分类，主要有电流表（又分安培表、毫安表、微安表）、电压表（又分为伏特表、毫伏表等）、功率表、频率表、欧姆表、电度表等。9⑶按被测电流种类分类，有直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表。⑷按使用方式分类，有安装式仪表和可携式仪表。⑸按仪表的准确度分类，指示仪表的准确度可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。仪表的级别即仪表准确度的等级。10⑹按使用环境条件分类，指示仪表可分为A、B、C三组。A组：工作环境为0～+40℃，相对湿度在85%以下。B组：工作环境为-20～+50℃，相对湿度在85%以下。C组：工作环境为-40～+60℃，相对湿度在98%以下。⑺按对外界磁场的防御能力分类，指示仪表有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个等级。1112分类符号名称被测量的种类－直流电表直流电流、电压～交流电表交流电流、电压、功率～交直流两用表直流电量或交流电量电流种类或3～三相交流电表三相交流电流、电压、功率AmAuA安培表、毫安表、微安表电流VkV伏特表、千伏表电压WkW瓦特表、千瓦表功率kW·h千瓦时表电能量V相位表相位差f频率表频率测量对象ΩMΩ欧姆表、兆欧表电阻、绝缘电阻常用电工仪表的符号和意义13磁电式仪表电流、电压、电阻电磁式仪表电流、电压电动式仪表电流、电压、电功率、功率因数、电能量整流式仪表电流、电压工作原理感应式仪表电功率、电能量1.01.0级电表以标尺量限的百分数表示准确度等级1.51.5级电表以指示值的百分数表示绝缘等级2kV绝缘强度试验电压表示仪表绝缘经过2kV耐压试验→仪表水平放置↑仪表垂直放置工作位置∠60°仪表倾斜60°放置+正端钮－负端钮±或公共端钮端钮┴或┴接地端钮1.3测量的准确性及误差分析1.绝对误差和相对误差绝对误差是指仪表的指示值与被测量的实际值之间的差值。相对误差是指绝对误差和被测量的实际值之比的百分数值。2.仪表的准确度规定以最大的引用误差表示仪表的准确度，即14%100mmAAK15表1-2仪表的准确度和基本误差3.测量的准确性衡量测量的准确性，通常采用相对误差表示，即16%1000AA式中，ΔA为绝对误差，即仪表的指示值与被测量实际值之差；A0为被测量实际值。电气参数的测量2.1测量仪表的结构及工作原理1.磁电式仪表的工作原理磁电式仪表的结构如图2.1所示。磁电式仪表的工作原理是永久磁铁的磁场与通有直流电流的可动线圈相互作用而产生偏转力矩，使可动线圈发生偏转。1718图2.1磁电式仪表的结构指针轴平衡重物圆柱铁心调零导杆调零螺丝永久磁铁可动线圈极靴游丝⑴磁电式仪表有以下优点：标度均匀,灵敏度和准确度较高,读数受外界磁场的影响小。⑵磁电式仪表的缺点如下：表头本身只能用来测量直流量（当采用整流装置后也可用来测量交流量），过载能力差。19⑶使用磁电式仪表的注意事项有：测量时，电流表要串联在被测的支路中，电压表要并联在被测电路中；使用直流表，电流必须从“+”极性端进入，否则指针将反向偏转;一般的直流电表不能用来测量交流电，仪表误接交流电时，指针虽无指示，但可动线圈内仍有电流通过，若电流过大，将损坏仪表;磁电式仪表过载能力较低，注意不要过载。202.电磁式仪表的工作原理电磁式仪表的结构如图2.2所示。⑴电磁式仪表有以下优点：适用于交直流测量,过载能力强,可无需辅助设备而直接测量大电流，可用来测量非正弦量的有效值。⑵电磁式仪表的缺点如下：标度不均匀,准确度不高,读数受外磁场影响。2122图2.2电磁式仪表的结构空气阻尼器固定线圈调零螺丝可动铁片固定铁片平衡重物3.电动式仪表的工作原理电动式仪表的结构如图2.3所示。电动式仪表的工作原理是:仪表由固定线圈（电流线圈与负载串联，以反映负载电流）和可动线圈（电压线圈串联一定的附加电阻后与负载并联，以反映负载电压）所组成，当它们通有电流后，由于载流导体磁场间的相互作用而产生转动力矩使活动线圈偏转，当转动力矩与弹簧反作用力矩平衡时,便获得读数。2324图2.3电动式仪表的结构游丝固定线圈指针空气阻尼器可动线圈⑴电动式仪表的优点：适用于交直流测量,灵敏度和准确度比用于交流的其他仪表高,可用来测量非正弦量的有效值。⑵电动式仪表的缺点：标度不均匀,过载能力差,读数受外磁场影响大。251.面板及表盘字符含义2.表盘刻度线26表盘刻度线指针式万用表指针式万用表的面板及表盘字符含义3.面板上的插孔和按钮01022208561015100024203050401001k∞－10dB500型A-V-4000/V20000/VACDC6001mW0dB=dB2500V＋*10502.5A·1050250500500250VV～·10kmAV～～1k10010110050010150A432127MF500型万用表的面板与表盘2.2测量仪表的选用1.电流的测量电流表是用来测量电路中的电流值的，按所测电流性质可分为直流电流表、交流电流表和交直流两用电流表。就其测量范围而言，电流表又分为微安表、毫安表和安培表。28A负载A负载(a)直接测量电流(b)电流表量程的扩大RARoIoIAI29扩大量程的方法是在表头上并联一个称为分流器的低值电阻RA，分流器的阻值为：RA=Ro/(n－1)。式中Ro为表头内阻，n=I/Io为分流系数，其中Io为表头的量程，I为扩大后的量程。305100.01005.0120100AIIRR[例1]有一磁电式表头，当无分流器时，表头的满标值电流为5mA。表头电阻为20。今欲使其量程为1A，问分流器的电阻应为多大？[解]1）电流表⑴电流表的工作原理。电流表有磁电式、电磁式、电动式等类型，它们被串接在被测电路中使用。仪表线圈通过被测电路的电流使仪表指针发生偏转，用指针偏转的角度来反映被测电流的大小。并联电阻起分流作用，称为分流电阻或分流器。31⑵电流表的选择测量直流电流时，可使用磁电式、电磁式或电动式仪表，其中磁电式仪表使用较为普遍。32电流挡的使用⒈直流电流的测量方法⑴测量电流时应将万用表串联到被测电路中。串联时应使被测电流从红表笔流入，从黑表笔流出。也就是说红表笔接被测电路的正极，黑表笔接被测电路的负极。⑵如不知被测电流的大小，应选用最大的电流量程档进行试测，待测到大概范围之后，再选择合适的量程。⑶测量直流电流时要据被测电流的大小选择合适的量程。⑷要选标有直流电流符号“-”的刻度线去读测量值。332.交流电流的测量交流电流的测量方法与直流电流的测量方法基本相同，只是不考虑万用表表笔的极性，仍是将万用表串入被测电路。34交流电流的测量方法(4)电流表常见的故障及处理方法电流表比较常见的故障是表头过载。当被测电流大于仪表的量程时，往往使表中的线圈、游丝因过热而烧坏或使转动部分受撞击损坏。为此，可以在表头的两端并联两只极性相反的二极管，以保护表头。352.电压的测量电压表是用来测量电路中的电压值的，按所测电压的性质分为直流电压表、交流电压表和交直两用电压表。就其测量范围而言，电压表又分为毫伏表、伏特表。1）电压表的工作原理磁电式、电磁式、电动式仪表是电压表的主要形式。362）电压表的选择电压表的选择原则和方法与电流表的选择相同，主要从测量对象、测量范围、要求精度和仪表价格等方面考虑。3）电压表的使用用电压表测量电路电压时，一定要使电压表与被测电压的两端并联，电压表指针所示为被测电路两点间的电压。371.测量直流电压①选择合适的量程②将万用表并联到被测电路的两端③选择合适的刻度线及读取实测数值刻度线的选择应据所测电压值的大小进行选择。从刻度线读取的数与实测数是两个概念，两者有时相同，有时不相同。当读数不相同时其实测的数值为：实测数值＝读取的刻度数×38满刻度数所选量程电压档的使用方法④当测量高电压时，应将表笔插入标有高电压数值的插孔内，量程开关应置于相应的位置。39⑤如要测量电视机回扫变压器输出的25KV左右的高压时，应采用与万用表相配的高压探头进行测量。测量直流电压2.测量交流电压与直流电压的测量方法基本相同，但应考虑被测交流电压的频率不得超过万用表所允许的频率范围。40交流电压的测量41为了扩大电压表的量程，应在测量机构上串联一个称为倍压器的高值电阻RV。V负载+–URA负载R0U0+–+–U电压表和倍压器由图中可得0V00RRRUU)1(00VUURR即4200010)150300(0002VR[例]有一电压表，其量程为50V，内阻为2000。今欲使其量程扩大到300V，问还需串联多大电阻的倍压器？[解]431.电阻挡的刻度线电阻挡的刻度线是非线性的，即刻度线是不均匀的，并与其它刻度线反向。而电压、电流等的刻度线是均匀的。电阻挡的使用2.电阻挡的量程电阻挡一般都设有五个量程，使用时据被测电阻的大小进行选择。3.电阻挡的读数方法读取测量数值的方法是：指针在Ω刻度线的读数乘以所采用量程挡位的倍率，就是被测电阻的电阻值。4.电阻挡的调零方法其方法是：将红、黑表笔短路，然后调整“电阻调零旋钮”使指针指到零Ω位置即可。5.使用电阻挡时应注意的问题44测电阻1）功能开关拨至欧姆档时，万用表就是一个多量程欧姆计。2）当Rx＝0时，设R中＝Rg＋R，3）欧姆计非均匀刻度。4）Rx=R中时，指针偏转为满度的一半，即Ix＝Ig／2。45xgxRRREI中RERREIgg4）欧姆调零：由于干电池E变化，所以要“欧姆调零”，以保证刻度正确。方法：每次测电阻前和改变测量档后都必须调节欧姆零点。5）电阻读数=指示值×倍率。例如，选择R×1K档，读数为1.25，则阻值为1.25×1KΩ。46⒋万用表万用表又叫多用表、复用电表，它是一种可测量多种电量的多量程便携式仪表。由于它具有测量种类多，测量范围宽，使用和携带方便，价格低等优点，因而常用来检验电源或仪器的好坏，检查线路的故障，判别元器件的好坏及数值等，应用十分广泛。47下面分别讲述指针式、数字式万用表的结构和使用方法。1）指针式万用表下面以电工测量中常用的500型万用表为例，说明其工作原理及使用方法。500型万用表的表头灵敏度为40μA，表头内阻为3000Ω，其主要性能见表2-4，外形如图2.4所示，电路原理图如图2.4所示。4849表2-4500-B型万用表的性能50图2.4500型万用表外形01022208561015100024203050401001k∞－10dB500型A-V-4000/V20000/VACDC6001mW0dB=dB2500V＋*10502.5A·1050250500500250VV～·10kmAV～～1k10010110050010150A432151图2.5500型万用表电路原理图12k＋－40A,2.5kA101kS